JPH0534012B2

JPH0534012B2 -

Info

Publication number: JPH0534012B2
Application number: JP58165519A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakamura; Masami Kawabuchi; Fumio Muramatsu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1993-05-21
Also published as: JPS6055935A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、超音波ビームを機械的に扇形走査し
体内等の断層像を得る超音波診断装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点機械式扇形走査型超音波診断装置（以下メカセ
クタと記す）は、一般的に云つて電子式のものと
比較して簡単な構成であるため装置も小型のもの
が実現できる。

第１図ａは一般的なメカセクタ探触子（以下、
プローブと記す。）の構成例を示す平面図、第１
図ｂは、回転ヘツドの駆動側の側面を示す図であ
る。例として３個の振動子１ａ，１ｂ，１ｃの場
合を示す。

同図ａにおいて超音波を送受信する振動子１
ａ，１ｂ，１ｃは、これを支持する回転ヘツド２
に取りつけられ、駆動手段であるモータ３から、
ベルト、プーリー等の動力伝達手段４によつて回
転させられ、同時に超音波を振動子１ａ〜１ｃに
より送受信することで偏向を行う。このとき、回
転ヘツド２の回転位置は、前述したものと別の動
力伝達手段１０を介して、ロータリーエンコーダ
や、ロータリーポテンシヨメータに代表される検
出器１１にて検出され、信号線１２ａを経て、図
示しない本体装置へ接続される。本体装置では、
検出器１１のデータをもとに信号線１２ｂを通じ
てモータ３の速度、位置を制御し、振動子１ａ〜
１ｃからの超音波ビームの偏向角度を精密なもの
としている。ここでは一例として振動子１ａ〜１
ｃが回転ヘツド２に３個付いている場合を考えて
いるので、超音波を送受信する音響窓７にある１
個の振動子１ａを選択する必要がある。そのた
め、回転ヘツド２の端面に、磁界を感じるとON
になるリードスイツチ５ａ，５ｂ，５ｃを各振動
子に対応させて設け、回転ヘツド２の端面近傍の
支持台８には磁石６を配してある。

第１図ｂに回転ヘツド２を回転軸方向から見た
図を示し振動子及びリードスイツチと磁石との位
置関係についてさらに詳しく説明する。

図に示すように支持台８には円弧状の磁石６を
設け３個の各振動子１ａ，１ｂ，１ｃに１対１で
対応するリードスイツチ５ａ，５ｂ，５ｃが設け
てある。さらに支持台８は回転ヘツド２の回転軸
を中心として回転可能に設けられている。９は筐
体である。

回転ヘツド２はＡ→A′へと回転し、磁石６に
近づいたリードスイツチ５ａをON状態とする。
磁石６は扇形走査領域であるＡ〜A′間でリード
スイツチがONとなるよう設定されている。ON
状態となつたリードスイツチ５ａはこれと対応す
る振動子１ａを送受信可能にする。

送信信号は、本体装置より、信号線１２ｂと共
に送られ、図示しないロータリートランスを介し
て回転ヘツド２と結合し、リードスイツチ５ａを
介して振動子１ａへ送られる。体内で反射して得
られた受信信号は、振動子１ａからこれと逆の経
路で本体装置へ達する。さらに回転が進むに従つ
てリードスイツチ５ａは磁石６から外れ、同時に
振動子１ａも、Ａ〜A′の範囲でなくなり、OFF
状態となる。このような過程が、他の振動子１
ｂ，１ｃ、および、他のリードスイツチ５ｂ，５
ｃにもくり返される。振動子切り換えおよび回転
ヘツドとの信号結合方式の他の例としては、第２
図に示したスリツプリングを用いる方法がある。

筺体９内に設けられた回転ヘツド２の側面には
３個の振動子１ａ〜１ｃが設けられており、回転
ヘツド２の端面近傍にスリツプリング１６が設け
られており、このスリツプリング１６は回転ヘツ
ド２と同一の回転で回る。スリツプリング１６は
１個の共通電極１５ｄとその周囲に設けられた３
個の個別電極１５ａ〜１５ｃと共通電極１５ｄお
よび個別電極１５ａ〜１５ｃの１つにそれぞれ接
続されるブラシ１３，１４を有し、振動子１ａ〜
１ｃの一方の電極はスリツプリング１６の共通電
極１５ｄに接続され、振動子１ａ〜１ｃの他方の
電極はスリツプリング１６の個別電極１５ａ〜１
５ｃのそれぞれに接続されている。回転ヘツド２
が回転すると同時にスリツプリング１６も回転し
ブラシ１４に電極１５ａが接触すれば、ここで振
動子１ａは送受信可能な状態となる。振動子１ａ
がＡの位置からさらに回転が進み、音響窓７を経
てA′へ至ると電極１５ａはブラシ１４から外れ
振動子１ａの送受信は終了する。以降、ブラシ１
４は、電極１５ｂ、電極１５ｃと移り、振動子１
ｂ、振動子１ｃが順次送受信可能な状態となる。

前記リードスイツチ、スリツプリングを用いた
いずれの場合においても、リアルタイムで断層像
を得るためには、毎秒十数枚以上の断層像が必要
であり、回転ヘツドを高速で回転させなければな
らない。扇形走査領域（図のＡ〜A′）は広い程
理想的であるが、これを広げることにより断層像
１枚当りの走査速度は増加し、それに伴つて被検
深さは減少するため、一般には60°〜120°に制約
される。

上記のような構成のプローブを使用して、被検
体の診断を行う場合について第３図を用いて説明
する。

図のように被検体２１の内部の臓器ａと扇形視
野外の臓器ｂを同時に見たいときは、プローブ２
０を移動させるか、臓器ｂへ向うように傾ける必
要が生じる。これはプローブ２０を必ずしも同一
断面状に動かせるとは限らないため、再現性に問
題が起り同一断面上の臓器とは言えなくなる。ま
た、最近では、少しでも被検視野の広いプローブ
が要望されているが、前述したプローブでは、こ
れを実現することは不可能であるため、第１図で
は、リードスイツチ５ａ〜５ｃをONにする磁石
の位置を移動させ、また第２図ではブラシ１４の
位置を移動させることにより、プローブそのもの
を動かすことなく被検視野を拡大する方法が考案
されている。

しかし、これらの方法では、被検視野の位置制
御が不正確で、高速に行なうことはできない。

発明の目的本発明は、以上のような問題を解決するために
なされたもので、走査位置の可変を自由且つ正確
に、しかも高速に行なえ、プローブを動かさなく
とも広範囲な扇形断層像を得られる超音波診断装
置を提供することを目的とする。

発明の構成本発明は上記目的を達成するもので少なくとも
１個の振動子と、前記振動子を支持し回転する回
転体と、前記回転体を超音波走査方向に回転駆動
する駆動手段と、前記回転体の回転角度を検出す
る角度検出手段と、前記角度検出手段からの信号
に基づき駆動手段の速度制御を行う回転制御部
と、前記角度検出手段からの信号を計数し被検体
内における走査開始位置及び超音波走査面方向の
走査範囲の制御を行う走査制御部と、診断時の所
望の被検視野に応じて走査開始位置を入力し走査
制御部にその値を指示する入力手段と、前記走査
制御部からの信号に基づき前記振動子に超音波を
送受信させる送受信回路とを具備し、所望の被検
視野に応じて走査開始位置および走査面方向にお
ける走査範囲を制御し得ることを特徴とする超音
波診断装置を提供するものである。

実施例の説明以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第４図は、本発明の一実施例である超音波診
断装置の概観図である。同図によれば、振動子１
ａ〜１ｃは回転ヘツド２に取りつけられ、回転軸
２２を通じてモータ３より、プーリー、ベルト等
からなる動力伝達手段４で駆動される。この回転
軸２２には、別の動力伝達手段１０を介してロー
タリーエンコーダやロータリーポテンシヨメータ
等の検出器２３が設けられており、この検出器２
３により回転ヘツド２の位置を検出しその角度を
データとして出力する。

今検出器２３がロータリーエンコーダの場合、
検出器２３からの出力としては、ある一定角度ご
とに発生するパルスＲと１回転ごとに発生するパ
ルスＺとがある。パルスＲおよびＺは本体装置２
４へ送られ、Ｒは回転制御の参照信号として回転
制御回路２５に用いられ、モータ３を定速回転さ
せる。

振動子を駆動する送信信号は、送受信回路２７
から、走査変換回路や表示回路を含む制御回路２
６の制御パルスに基づき発生される。送受信回路
２７は、３つの振動子にそれぞれ対応する３つの
送信回路、３つの受信回路、後で述べる選択カウ
ンタ２９で制御されるチヤンネル切換回路、ゲイ
ンコントロールアンプ、検波回路から少なくとも
構成されている。

送受信回路２７から発生した送信信号は、プロ
ーブケーブル３０を経てプローブ部３１内にある
ロータリートランス３２ａ〜３２ｃを介して振動
子１ａ〜１ｃに送られる。受信信号は、これと逆
の経路を経て受信され、得られた断層像をデイス
プレイ３４に表示する。ロータリーエンコーダか
らなる検出器２３からのパルスＺおよびパルスＲ
は、入力手段３３からの指示に基づいて走査開始
位置パルスZ′を発生するカウンタ２８に入力され
る。カウンタ２８からの走査開始位置パルスZ′と
パルスＲは、選択カウンタ２９に入力され、送受
信回路２７のチヤンネル切り換え回路を制御する
選択する選択信号Ｓを発生する。

次に、走査位置の変化方法を第５図のタイムチ
ヤートを用いて述べる。カウンタ２８は、パルス
Ｚによりリセツトされ、入力手段３３のデータＸ
に基づいてパルスＲをカウントし、カウント終了
と同時に、走査開始位置パルスZ′を出力する。

選択カウンタ２９は、パルスZ′によつてリセツ
トされ、振動子１ａを選択し送受信回路２７は、
この振動子１ａのみで送受信を行う。回転ヘツド
２が回転するに従い、選択カウンタ２９はパルス
Ｒの数をカウントする。例えば、回転ヘツド２が
１回転につき１回のパルスＺと300回のパルスＲ
を得られるものとすれば、振動子を３個用いたプ
ローブでは、100回に１回振動子が切り換わるこ
とになる。

従つて入力手段３３に与えるデータＸを適当に
選ぶことにより走査始端を自由に変化させること
ができ、被検視野を変更又は拡大することができ
る。

第６図には、この状態を第４図のデイスプレイ
３４に示したものを示す。同図ａでは、デイスプ
レイ上の断層像３５を通常の扇形走査画面上に示
した場合で、プローブを動かすことなく被検体内
の臓器３６を＝Ｘだけ移動させることができ
る。同図ｂは、指定したＸに応じて断層像３５全
体を動かすものでａはの移動と共に臓器７１は
移動したが、この方法では臓器の位置関係もその
まま把握できる。この場合は、走査変換回路およ
び変換方法を考慮することにより実現できる。

この様子を回転ヘツド部分について示すと第７
図のようになる。入力手段３３からのデータ＝
０のときの走査位置はＡ〜A′であり、データ
＝Ｘを入力することにより走査位置はＢ〜B′へ
と変化させることができる。ＢからB′までパル
スＲを100回カウントして次の振動子へ送受信を
切り換える。

ここで、入力手段３３としては、ボリウムやス
イツチを用いて、の大小を設定する他、キーボ
ードにより、を直接数値で入力させることが考
えられる。この入力手段３３はプローブ部３１又
は本体部２４のいずれにとりつけても良いが、回
転ヘツド２に対応したスイツチ３７をプローブ部
３１に設けると操作しやすい。

データを数値や、の加減で入力する他に、本
体装置２４に回転ヘツド２が１回転するごとに
の値を徐々に加算もしくは減算することにより、
回転体に設けられた振動子が送受信する超音波ビ
ームによつて走査される平面に関して、その被検
範囲を自動的に右左に移動できるため、第８図の
ように被検視野を７１ｃ→７１ｂ→７１ａ→７１
ｂ→７１ｃ→７１ｄ→７１ｅの如く左右に振りな
がら探る事が可能で、フレームレートを落とさず
に、広い被検視野をもつたものに近い効果を得る
事が出来る。この場合フレームごとにの値を変
化させれば良く、上記の如く左右に連続的に移動
させる他に、７１ｅ→７１ｄ→７１ｃ→７１ｂ→
７１ａ及びこの逆の繰り返しであつても良い。

また、第９図に示すようにプローブ３７の被検
視野を広げるために、₁をａとし₂をｂとして、
回転ヘツド２が１回転するごとに₁の画像と₂
画像を交互に表示してもよい。図では、₁を０、
₂をｂに設定した場合を示す。ここでは₁＝０
を右側とし、₂を₁からｂだけ回転させた位置
とする。

この場合、図に示す斜線部分は、通常のフレー
ムレートを維持でき、それ以外の部分は、半分に
落ちるが、広範囲にわたる臓器の位置関係を知る
には有効である。

発明の効果以上要するに本発明は少なくとも１個の振動子
と、前記振動子を支持し回転する回転体と、前記
回転体を超音波走査方向に回転駆動する駆動手段
と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出手
段と、前記角度検出手段からの信号に基づき駆動
手段の速度制御を行う回転制御部と、前記角度検
出手段からの信号を計数し被検体内における走査
開始位置及び超音波走査面方向の走査範囲の制御
を行う走査制御部と、診断時の所望の被検視野に
応じて走査開始位置を入力し走査制御部にその値
を指示する入力手段と、前記走査制御部からの信
号に基づき前記振動子に超音波を送受信させる送
受信回路とを具備し、所望の被検視野に応じて走
査開始位置および走査面方向における走査範囲を
制御し得ることにより、プローブを固定した状態
で、被検体に対する走査開始位置の決定が任意に
行えるため、広範囲の生体情報を得ることができ
る。

また、表示を、走査開始位置に合わせて移動可
能とすれば、走査開始位置を高速に移動させるこ
とにより、狭い被検視野を広げることができる等
の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のメカセクタ探触子の構成例を
示す平面図、第１図ｂは回転ヘツドの駆動側の側
面図、第２図ａは従来の他のメカセクタ探触子の
構成例を示す図、第２図ｂは第２図ａの平面図、
第３図は従来のプローブにより被検体の診断を行
う場合の説明図、第４図は本発明の一実施例であ
る超音波診断装置の平面図、第５図は上記実施例
のタイムチヤートを示す図、第６図は本実施例に
よる断層像の表示の仕方を説明する図、第７図は
上記実施例の回転ヘツド部分の走査の仕方を説明
する図、第８図及び第９図は本発明の走査位置の
制御方法を説明する図である。１ａ，１ｂ，１ｃ……振動子、２……回転ヘツ
ド、３……モータ、４，１０……動力伝達手段、
７……音響窓、２３……検出器、２４……本体装
置、２５……回転制御回路、２６……制御回路、
２７……送受信回路、２８……カウンタ、２９…
…選択カウンタ、３１……プローブ部、３３……
入力手段、３４……デイスプレイ。

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくとも１個の振動子と、前記振動子を支
持し回転する回転体と、前記回転体を超音波走査
方向に回転駆動する駆動手段と、前記回転体の回
転角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出
手段からの信号に基づき駆動手段の速度制御を行
う回転制御部と、前記角度検出手段からの信号を
計数し被検体内における走査開始位置及び超音波
走査面方向の走査範囲の制御を行う走査制御部
と、診断時の所望の被検視野に応じて走査開始位
置を入力し走査制御部にその値を指示する入力手
段と、前記走査制御部からの信号に基づき前記振
動子に超音波を送受信させる送受信回路とを具備
したことを特徴とする超音波診断装置。